用于放射疗法系统的剂量引导和最终递送辐射剂量的重复估计的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于在放射疗法时段期间对放射疗法系统进行剂量引导的方法，包括以下步骤：执行基本上实时的剂量重建以获得由放射疗法系统的放射疗法束在至少一个体积中生成的递送辐射剂量；基于至少一个体积的观察和

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于放射疗法系统的剂量引导和最终递送辐射剂量的重复估计的系统和方法


[0001]本公开涉及用于在放射疗法时段
(session)
期间对最终递送辐射剂量进行重复估计的系统和方法
。
本公开还涉及用于在放射疗法时段期间对放射疗法系统进行剂量引导的方法
。
可以在放射疗法时段期间连续且基本上实时地执行该方法
。

技术介绍

[0002]放射疗法是使用电离辐射的疗法，通常作为癌症治疗的一部分以控制或杀死恶性细胞
。
因为放射疗法控制细胞生长的能力，放射疗法通常应用于癌性肿瘤
。
在放射疗法中，精确递送治疗剂量至关重要，以便最大化肿瘤剂量与正常组织剂量之间的比率，从而以最小的副作用有效治愈患者
。
剂量重建是估计由对象或个人接收的辐射剂量的过程
。
[0003]在放射疗法期间，目标对象和周围区域可能由于不同原因而移动
、
旋转或变形
。
作为示例，肺部肿瘤可能随着呼吸而移动，但也可能由于其他原因而移动，例如患者相对于辐束的移动或器官内或器官之间的内部移动
。
有些运动
/
旋转
/
变形很难预测
。
在当前对移动肿瘤
/
器官的放射疗法中，通常对大体积的健康组织照射，以便确保对肿瘤进行充分的治疗
。
治疗递送期间的器官运动可能导致计划的剂量分布恶化
。
[0004]在放射疗法中包含运动
/
旋转
/
变形严重挑战了递送的剂量的质量保证
(QA)
协议，包括剂量重建
。
存在能够进行精确剂量重建的可用算法，然而，这些算法要么由于计算时间因而太慢而无法实时使用和
/
或要么不能考虑目标对象的运动
/
旋转
/
变形
。
[0005]图像引导放射疗法
(IGRT)
寻求通过将日常设置图像中的解剖结构与模拟图像对齐来校正分次间的解剖结构变化，即放射疗法时段之间的变化
。
对齐通常基于骨或软组织解剖结构的位置或植入的基准标记
。
然而，这种几何对齐是基于患者刚性假设的简化
。
[0006]类似地，研究人员研究了剂量引导的患者定位的概念，其中，基于当天的解剖结构来计算剂量学上最佳的患者位置
。
与
IGRT
方法类似，剂量引导工作重点关注在治疗前图像中观察的分次间解剖结构变化
。

技术实现思路

[0007]本公开解决了上述挑战
。
根据第一实施例，提供了一种用于在放射疗法时段期间对放射疗法系统进行剂量引导的方法
。
该方法包括以下步骤：
[0008]‑
执行基本上实时的剂量重建，以获得由放射疗法系统的放射疗法束在至少一个体积中生成的递送的辐射剂量；
[0009]‑
基于至少一个体积的观察的和
/
或模拟的运动来重复地估计放射疗法时段的剩余辐射剂量；
[0010]‑
将放射疗法时段的最终递送的辐射剂量重复地估计为至少一个体积的递送的辐射剂量与估计的剩余辐射剂量的总和；和
[0011]‑
基于估计的最终递送的辐射剂量，为放射疗法时段的剩余部分提供剂量引导
。
[0012]最终递送朵朵辐射剂量的基本上实时的估计允许使用吸收剂量的临床相关度量而不是几何形状来对治疗干预做出明智的决策
。
[0013]放射疗法时段通常包括用于向一个或多个目标体积递送合适的剂量同时最小化关键避开体积的剂量的治疗计划
。
在当前公开的用于剂量引导的方法中，一个过程对至少一个体积执行基本上实时的剂量重建
。
在此过程中，将累积剂量分布递送到至少一个体积，直至连续计算当前时间点
。
[0014]在第二过程中，该方法基于至少一个体积的观察和
/
或模拟的运动来重复估计放射疗法时段的剩余辐射剂量
。
这可以通过将预先计算的计划的剂量中尚待递送的部分与迄今为止观察的运动进行卷积来完成
。
作为非限制性示例，可以使用在例如过去
40
秒的时间窗口中观察的体积的运动
。
[0015]具有重复估计的累积剂量和剩余辐射剂量的估计，前者是考虑体积的实际运动而基本上实时地计算的，后者是基于直到当前时间点的体积的运动的估计，优选地也基本上实时地估计，可以将放射疗法时段的最终递送的辐射剂量重复地估计为递送的辐射剂量与估计的剩余辐射剂量的总和
。
[0016]在本公开的上下文中，“基本上实时”的含义是可以在放射疗法时段期间以足够的准确性和足够高的时间分辨率重复执行计算
。
[0017]考虑到观察的运动的对最终递送的辐射剂量的连续
/
重复估计是对放射疗法系统的决策支持的重大改进
。
最终递送的辐射剂量的估计可用于决策支持和对放射疗法时段的剩余部分的剂量引导
。
其允许在放射疗法时段期间对感兴趣区域的最终剂量体积直方图
(DVH)
进行重复更新的估计，可以在正在进行的治疗期间进行分析和显示该最终剂量体积直方图
。
实时更新的
DVH
参数可用于在其中可以找到治疗调整
(
例如导致改进的最佳最终剂量的治疗床校正
)
的优化策略
。
比较具有和不具有在剂量学上最佳的治疗床校正的这样的估计的最终剂量允许对例如分次内治疗床调整
(
即放射疗法时段内的调整
)
做出明智的决策
。
[0018]放射疗法期间的剂量引导通常可以被视为利用估计的最终递送的辐射剂量以及可能的其他相关信息
(
例如观察或模拟的运动
)
来提高治疗递送的精度和准确性
。
剂量引导的示例包括提供可用于调整和改进放射疗法时段的剩余部分的患者位置和
/
或治疗床位置或校正和
/
或束校正信息
。
这可以包括提供治疗床校正的建议或重新优化放射疗法时段剩余部分的治疗计划
。
[0019]该技术可以作为具有图形用户界面的计算机程序来提供
。
通过用户界面可以获得治疗计划
。
该计算机程序还可以获得直线加速器参数以及肿瘤和器官运动的馈送
。
该计算机程序可以提供关于在整个时段中累积的剂量
、
放射疗法时段的估计的剩余辐射剂量以及估计最终递送辐射剂量
(
有校正和没有校正
)
的连续信息...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于在放射疗法时段期间对放射疗法系统进行剂量引导的方法，包括以下步骤：
‑
执行基本上实时的剂量重建，以获得由所述放射疗法系统的放射疗法束在至少一个体积中生成的递送的辐射剂量；
‑
基于所述至少一个体积的观察和
/
或模拟的运动来重复估计所述放射疗法时段的剩余辐射剂量；
‑
将所述放射疗法时段的最终递送的辐射剂量重复估计为所述至少一个体积的递送的辐射剂量与估计的剩余辐射剂量的总和；和
‑
基于估计的最终递送的辐射剂量，为所述放射疗法时段的剩余部分提供剂量引导
。2.
根据权利要求1所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，基本上实时地执行重复估计最终递送的辐射剂量的步骤
。3.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，观察和
/
或模拟的运动是从应答器和
/
或外部代理和
/
或从诸如磁共振成像
、X
射线成像或光学成像的成像获得的
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，所述运动包括循环运动部分，例如基本上正弦的运动；和
/
或基线漂移；和
/
或不稳定运动部分
。5.
根据权利要求4所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，重复估计最终递送的辐射剂量的步骤基于所述循环运动部分和
/
或所述基线漂移和
/
或所述不稳定运动部分
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括以下步骤：基于递送的辐射剂量以及观察和
/
或模拟的运动，计算暴露于放射疗法的对象的重新定位和
/
或放射疗法束的重新定位，以改进估计的剩余辐射剂量
。7.
根据权利要求6所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，所述对象的重新定位包括对患者的治疗床的校正的计算
。8.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括基于递送的辐射剂量以及观察和
/
或模拟的运动在放射疗法时段期间计算放射疗法束的门控的步骤
。9.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括对所述放射疗法时段的剩余部分执行治疗计划的重新优化的步骤
。10.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括重新估计剩余辐射剂量以用于暴露于放射疗法的对象的模拟重新定位的步骤
。11.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，通过优化算法提取所述放射疗法时段的剩余部分的优化位置
。12.
根据权利要求
11
所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，所述优化算法最小化表示所述体积中的至少一个目标中的辐射剂量损失和
/
或对健康组织的过量剂量的成本函数
。13.
根据权利要求6‑
12
中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，包括在重新定位对象和
/
或重新定位束和不重新定位对象和
/
或不重新定位束的情况下重复
提供估计的最终递送的辐射剂量的步骤
。14.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，在接收新的输入数据时重复执行基本上实时的剂量重建的步骤
。15.
根据权利要求
14
所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，所述新的输入数据包括与被照射对象或用于执行所述放射疗法时段的设备相关的参数，例如与一个或多个目标或处于风险的一个或多个对象的平移
、
旋转和
/
或变形运动相关的参数，和
/
或加速器参数和目标位置参数的流
。16.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，观察目标的运动的步骤包括在估计剩余辐射剂量的时间点之前的时间窗口的运动
。17.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，所述放射疗法时段是与针对目标的预定义计划剂量相关联的预定义放射疗法时段
。18.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，包括重复估计相邻器官的最终递送的辐射剂量的步骤，该相邻器官例如为处于风险的器官
。19.
根据权利要求
18
所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括执行干预的加权优化的步骤，例如相对于目标和相邻器官的最终递送的辐射剂量重新定位暴露于放射疗法的对象和
/
或重新定位束和
/
或重新优化所述放射疗法时段的剩余部分的治疗计划
。20.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，包括重复估计多个目标的最终递送的辐射剂量的步骤
。21.
根据权利要求
20
所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括执行干预的加权优化的步骤，例如相对于所述目标和第二目标的最终递送的辐射剂量重新定位暴露于放射疗法的对象，和
/
或重新定位束和
/
或重新优化所述放射疗法时段的剩余部分的治疗计划
。22.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括重新估计剩余辐射剂量用于模拟干预的步骤，该模拟干预例如重新定位暴露于放射疗法的处于风险的对象和
/
或器官，和
/
或重新定位束和
/
或重新优化放射疗法时段的剩余部分的治疗计划
。23.
根据权利要求
22
所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，还包括在具有干预和没有干预的情况下提供估计的最终递送的辐射剂量的步骤
。24.
根据前述权利要求中任一项所述的用于对放射疗法系统进行剂量引导的方法，其中，执行基本上实时的剂量重建的步骤包括：
f)
在暴露于放射疗法的空间中选择一个或多个点；
g)
将所述点中至少一个投影到与从放射疗法束源投射的放射疗法束的中心轴线相交的至少一个平面；
h)
计算由...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：阿朵思有限责任公司，
类型：发明
国别省市：